JP5719210B2 - 車両用ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用ブレーキ装置に関し、特にブレーキ・バイ・ワイヤによりブレーキ力を発生させる車両用ブレーキ装置に関するものである。

電気自動車やハイブリッド自動車では、駆動輪の駆動軸に電動モータを連結し、そのモータを制動時には発電機として使用してエネルギー回生を行うようにしているものがある。このような車両では、モータの定格やバッテリの残量等により、回生ブレーキだけで全ての制動力を実現することが困難である場合があり、電子制御により、いわゆるブレーキ・バイ・ワイヤで駆動される油圧ブレーキと上記回生ブレーキとの協調制御を行うようにしたものがある。

ブレーキ・バイ・ワイヤでは、ブレーキペダルと機械的に連結されていないが、ブレーキペダルの位置を電気的信号として受け取り、その信号に応じてホイールシリンダに液圧を供給する液圧発生手段が使用される。液圧発生手段は、例えば、ブレーキペダルの位置に対応する信号に応じて駆動される電動サーボモータと、電動サーボモータによって駆動されるピストンを備えたモータ駆動シリンダとして構成されている。また、フェイルセーフとして、ブレーキペダルに機械的に連結され、ブレーキペダル操作に応じて液圧を発生するマスターシリンダを設け、通常時はマスターシリンダとホイールシリンダとの間に設けた電磁弁である開閉弁によりマスターシリンダとホイールシリンダとを遮断しているものがある（例えば特許文献１参照）。すなわち、液圧供給手段としてモータ駆動シリンダとマスターシリンダとの２系統を有し、正常時にはモータ駆動シリンダからホイールシリンダに液圧を供給する一方、モータ駆動シリンダ等の失陥時等には開閉弁によって経路を切り替え、マスターシリンダからホイールシリンダに液圧を供給する。

特開２００９−２９２９４号公報

上記のようなブレーキ装置は、ブレーキペダルが踏み込まれていない初期状態においては、開閉弁が開かれてマスターシリンダとホイールシリンダとが連通されている。そして、初期状態からブレーキペダルが踏み込まれ、ホイールシリンダに液圧を発生させる際に、開閉弁の閉弁作動とモータ駆動シリンダとの作動とを所定のタイミングで行う。

ここで、モータ駆動シリンダの作動を、開閉弁の閉弁作動以前に行うと次のような問題が発生する。開閉弁とモータ駆動シリンダの電動サーボモータとが同じ電源から電力の供給を受けている場合には、図７に示すように、時間ｔ１においてモータ駆動シリンダを作動させると、電動サーボモータに大きな起動電流が流れるため、電源電圧が低下して開閉弁に供給される電圧Ｖｖが初期電圧Ｖｖ０からＶｖ１に低下する。そのため、時間ｔ１以後の時間ｔ２において開閉弁を閉作動しようとしても、開閉弁に供給される電圧は開閉弁の閉弁作動を行うために必要な電圧（起動保証電圧：図中の１点鎖線）を下回ることがあるため、開閉弁の作動を保証できなくなるという問題がある。この問題は、モータ駆動シリンダの作動と開閉弁の閉弁作動とを同時に行う場合も同様に発生する。

一方、モータ駆動シリンダの作動を、開閉弁の閉弁作動以後に行うと次のような問題が発生する。モータ駆動シリンダの駆動に使用されるサーボモータは、図８に示すように、始動時において、目標値である目標モータ角に対して、実際の値である実モータ角がオーバーシュートする（すなわち目標モータ角よりも実モータ角が大きくなる）ことがある。この原因は、サーボモータのロータに作用する慣性モーメントや、モータ駆動シリンダのシリンダとピストンとの静摩擦力等に起因する。サーボモータが静止した状態から回転を始める際（始動時）には、ロータが静止しようとする慣性モーメントが回転抵抗として作用すると共に、モータ駆動シリンダを構成するシリンダ及びピストンの間には静摩擦力が作用するため、サーボモータの回転抵抗が大きいが、ロータが一度回転を始めると慣性モーメントによる回転抵抗が減少すると共に、シリンダ及びピストンの間には静摩擦力よりも小さい動摩擦力が作用するため、モータの回転抵抗が小さくなり、ロータが目標モータ角を超えて回り過ぎてしまう。また、実モータ角を検出するために使用される回転角センサの検出精度や、サーボモータの制御方法（フィードバック制御）、サーボモータとピストンとを連結する減速機構のギヤのバックラッシ等もオーバーシュートの一因となる。このサーボモータの始動時のオーバーシュートによって、液圧発生シリンダが発生する液圧は同様にオーバーシュートする。そのため、モータ駆動シリンダの作動を、開閉弁の閉弁作動以後に行うと、液圧発生シリンダの始動時におけるオーバーシュートした液圧が、ホイールシリンダに供給され、ホイールシリンダの液圧が過大となる。これにより、運転者が予期したよりもブレーキが効き過ぎ、操作感が悪化するという問題が生じる。また、ブレーキ装置の配管に加わる液圧が急激に高くなることによって、異音が発生するという問題が生じる。この異音は、液圧発生シリンダの始動と同時に開閉弁を閉じることによって、開閉弁の作動音と重なって更に大きくなる。

本発明は、以上の問題を鑑みてなされたものであって、開閉弁によって２系統の圧力供給系を切り替えるブレーキ・バイ・ワイヤの車両用ブレーキ装置において、ホイールシリンダへの液圧供給開始時に、開閉弁の作動を保証すると共にブレーキの操作感を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ブレーキペダル（１１）に機械的に連結され、液圧を発生するマスターシリンダ（１５）と、前記マスターシリンダに油路（４２ａ・４２ｂ）を介して接続されたホイールシリンダ（２ｂ・３ｂ）と、前記油路上に設けられた電磁弁である開閉弁（２４ａ・２４ｂ）と、前記ブレーキペダルの操作量に対応するペダル操作量を検出するペダル操作量検出手段（１１ａ）と、前記油路の前記開閉弁と前記ホイールシリンダとの間に接続され、電動モータ（１２）の駆動によって前記油路にペダル操作量に応じた液圧を供給する液圧発生手段（１３）と、前記開閉弁及び前記液圧発生手段に電力を供給する電源（７）と、前記電源の電圧を検出する電圧検出手段（５１）と、前記ペダル操作量に応じて前記開閉弁及び前記液圧発生手段を制御する制御手段（６）とを有する車両ブレーキ装置であって、前記制御手段は、前記電源の電圧が閾値電圧以上であるか否かを判定し、前記電源の電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記開閉弁を開いた状態に維持すると共に前記ペダル操作量に基づいて前記液圧発生手段の駆動を開始し、前記液圧発生手段の駆動を開始の後に前記開閉弁を閉じることを特徴とする車両ブレーキ装置である。閾値電圧は、電動モータ及び開閉弁を同時に作動開始しても開閉弁を閉弁するのに十分な電圧を確保することが可能な電源の電圧の下限をとすることができる。

この構成によれば、電源電圧が閾値電圧以上である場合には、液圧発生手段の電動モータに起動電流が流れても、開閉弁には閉弁作動に十分な電圧が供給されるため、液圧発生手段を駆動した直後に開閉弁を閉弁作動させることができる。液圧発生手段の始動時には、開閉弁が開かれているため、液圧発生手段が始動時に発生する液圧が目標値よりオーバーシュートしても、液圧はマスターシリンダ側に逃がされ、油路内の圧力上昇が抑制されると共に過大に液圧によってホイールシリンダが駆動されることが防止される。これにより、運転者のブレーキ操作感が向上する。

本発明の他の側面によれば、前記電源の電圧が前記閾値電圧より小さい場合には、前記開閉弁を閉じた後に前記ペダル操作量に基づいて前記液圧発生手段の駆動を開始することを特徴とする。

この構成によれば、電源電圧が閾値電圧より小さい場合には、液圧発生手段を駆動した後に開閉弁を閉弁作動させると、開閉弁に供給される電圧が閉弁作動に必要な電圧より低くなり、閉弁作動を保証することができなく虞があるが、開閉弁の閉弁作動を液圧発生手段の駆動よりも先に行うことで、開閉弁の閉弁作動を確実に行うことができる。

この構成によれば、前記油路の前記マスターシリンダと前記開閉弁との間の部分に接続され、前記油路からの液を受け入れると共に反力を付与する反力シミュレータ（２８）と、前記制御手段によって制御され、前記油路と前記反力シミュレータとの連通を開閉するシミュレータ弁（２４ｃ）とを備え、前記制御手段は、前記電源の電圧が前記閾値電圧以上である場合において、前記液圧発生手段の駆動を開始する前に前記シミュレータ弁を開いた状態にすることを特徴とする。

この構成によれば、液圧発生手段の始動時に、液圧発生手段が発生する液圧は反力シミュレータへと供給されるため、液圧発生手段の始動時に発生する液圧が目標値よりオーバーシュートしても、油路内の圧力上昇が抑制されると共にホイールシリンダが駆動されることが防止される。

本発明の他の側面によれば、前記液圧発生手段の作動量を検出する作動量検出手段（４４）を更に備え、前記制御手段は、前記ペダル操作量が所定値以上となり、かつ前記液圧発生手段の作動量の変化を検出しない場合に、前記シミュレータ弁を閉じると共に前記開閉弁を開くことを特徴とする。

この構成によれば、液圧発生手段の作動量が検知されない場合に液圧発生手段が液圧を発生することができないと判断し、開閉弁を開いた状態に維持すると共にシミュレータ弁を閉じることで、マスターシリンダからホイールシリンダに液圧を供給する方式へと円滑に移行することができる。

本発明の他の側面によれば、前記液圧発生手段の作動量を検出する作動量検出手段（４４）を更に備え、前記制御手段は、前記液圧発生手段の作動量が、前記液圧発生手段の駆動開始時に生じるオーバーシュートが落ち着いた時点に対応する所定値に達したときに前記開閉弁を閉じることを特徴とする。

この構成によれば、液圧発生手段の作動量から始動時のオーバーシュートが落ち着いた時点を推定し、開閉弁を閉じることができる。

以上の構成によれば、開閉弁によって２系統の圧力供給系を切り替えるブレーキ・バイ・ワイヤの車両用ブレーキ装置において、ホイールシリンダへの液圧供給開始時に、開閉弁の作動を保証すると共にブレーキの操作感を向上させることができる。

実施形態に係る自動車のブレーキ系の要部系統図 実施形態に係る自動車のブレーキ装置を模式的に示す油圧回路図 実施形態に係る自動車のブレーキ装置の開閉弁を示す断面図 実施形態に係る制御ユニットの制御手順を示すフロー図 実施形態に係る自動車のブレーキ装置の作動を示すタイムチャート 実施形態に係る自動車のブレーキ装置の作動を示すタイムチャート 従来技術において開閉弁に供給される電圧を示す図 従来技術に係る自動車のブレーキ装置の液圧変化を示す図

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された電気自動車又はハイブリッド自動車のブレーキ系の要部系統図である。

図１に示される自動車は、車両Ｖの前側に配設された左右一対の前輪２と、車両Ｖの後側に配設された左右一対の後輪３とを有する。左右の前輪２に連結された前輪車軸４にはモータ・ジェネレータ５がトルク伝達可能に連結されている。なお、前輪車軸４に設けられる差動機構は図示省略する。

モータ・ジェネレータ５と電源としての二次電池であるバッテリ７とはインバータ１０を介して接続されている。バッテリ７の電力がモータ・ジェネレータ５に供給されると共に、モータ・ジェネレータ５による発電電力がバッテリ７に対して電力供給（充電）されるように、インバータ１０により制御される。これにより、モータ・ジェネレータ５は、車両走行用の電動機と回生用の発電機とを兼ね、減速時には減速エネルギーを電力に変換して回生制動力を発生する制動力発生手段として機能する。また、バッテリ７は、後述する制御ユニット６及びブレーキ液圧発生措置８に電力を供給する。

また、車両の各種制御を行うと共に制動力配分制御を行う制御手段としての制御ユニット（ＥＣＵ）６が設けられている。制御ユニット６は、ＣＰＵを用いた制御回路を備え、上記インバータ１０と電気的に接続されている。制御ユニット６は、回生制動と油圧制動とを組み合わせた回生協調制御を行うことができる。なお、電気自動車の場合にはこの構成のまま、又は後輪３を駆動する後輪用モータ・ジェネレータを設けてもよいが、ハイブリッド自動車の場合には前輪車軸４には図の二点鎖線で示されるエンジン（内燃機関）Ｅの出力軸が連結される。図のエンジンＥの場合には前輪駆動の例であるが、四輪駆動とすることもできる。

前輪２及び後輪３の各車輪には、摩擦制動を行う摩擦制動手段として、車輪（前輪２・後輪３）と一体のディスク２ａ・３ａとホイールシリンダ２ｂ・３ｂを備えるキャリパとにより構成される公知のディスクブレーキが設けられている。ホイールシリンダ２ｂ・３ｂには、公知のブレーキ配管を介して制動力発生手段を構成するブレーキ液圧発生装置８が接続されている。ブレーキ液圧発生装置８は、後で詳述するが、各車輪別にブレーキ圧を増減させて配分可能な油圧回路で構成されている。ブレーキ液圧発生装置８及びディスクブレーキと、ブレーキ液圧発生装置８を制御する制御ユニット６を含めてブレーキ装置１という。

また、前輪２及び後輪３には各車輪速を検出する各車輪速センサ９が設けられており、ブレーキペダル１１にはブレーキペダル１１の位置であるペダル位置を検出するペダル位置センサ１１ａが設けられている。ペダル位置センサ１１ａは、運転者にブレーキペダルが踏み込まれていない状態を初期状態（ペダル位置＝０）として、運転者の踏み込み量であるペダル操作量（ブレーキ操作量）を検出することができる。また、バッテリ７には電源電圧（Ｖ）を測定するための電圧センサ５１が設けられている。各車輪速センサ９、ペダル位置センサ１１ａ及び電圧センサ５１の各検出信号は制御ユニット６に入力する。

次に、図２を参照してブレーキ液圧発生装置８について説明する。本実施形態の制動システムは、ブレーキペダル１１の操作量（ペダル操作量）をペダル位置センサ１１ａにより検出し、その検出値に基づいて液圧発生手段としてのモータ駆動シリンダ１３を駆動してブレーキ液圧を発生させる。モータ駆動シリンダ１３には、電動サーボモータ１２と、電動サーボモータ１２に連結されたギアボックス１８とが一体的に設けられていると共に、ギアボックス１８にボールねじ機構を介してトルク伝達されることにより軸線方向変位するねじ溝付きロッド１９と、ねじ溝付きロッド１９と同軸かつ互いに直列的に配設された第１ピストン２１ａ及び第２ピストン２１ｂとが設けられている。電動サーボモータ１２は、バッテリ７から電力の供給を受けている。

これにより、ブレーキペダル１１の操作量に応じて電動サーボモータ１２が回転し、その回転力がギアボックス１８を介してねじ溝付きロッド１９の軸力に変換され、第１ピストン２１ａが直線運動する。このようにして、制動操作部材としてのブレーキペダル１１の操作を機械的にブレーキ液圧発生シリンダに伝達してブレーキ液圧を発生させるのではなく、ブレーキペダル１１の踏み込み量に応じてモータ駆動シリンダ１３によりブレーキ液圧を発生させる、いわゆるブレーキ・バイ・ワイヤが構成されている。

また、ブレーキペダル１１のアームの一端が車体に回動自在に支持されていると共に、そのブレーキペダル１１の円弧運動を略直線運動に変換するロッド１４の一端がブレーキペダル１１のアームの中間部に連結されており、ロッド１４の他端は、直列的に配設されたマスターシリンダ１５の第１ピストン１５ａを押し込むように係合している。マスターシリンダ１５には第１ピストン１５ａに対してロッド１４とは相反する側に直列的に第２ピストン１５ｂが配設されており、各ピストン１５ａ・１５ｂは戻しばね４１ａ・４１ｂによりそれぞれロッド１４側にばね付勢されている。なお、ブレーキペダル１１は、図示されない戻しばねにより図１の状態である待機位置に戻す向きにばね付勢され、かつ待機位置で図示されないストッパにより止められている。

マスターシリンダ１５には、各ピストン１５ａ・１５ｂの変位に応じてブレーキ液をやり取りするためのリザーバタンク１６が設けられている。なお、各ピストン１５ａ・１５ｂには、リザーバタンク１６と連通する各油路１６ａ・１６ｂとの間をシールするための公知構造のシール部材が各適所に設けられている。そして、マスターシリンダ１５の筒内には、第１ピストン１５ａと第２ピストン１５ｂとの間に第１液室１７ａが形成され、第２ピストン１５ｂの第１ピストン１５ａとは相反する側に第２液室１７ｂが形成されている。

上記したモータ駆動シリンダ１３において、第２ピストン２１ｂに一端部が固設された連結部材２７が第１ピストン２１ａ側に延出して、連結部材２０の延出方向他端部が第１ピストン２１ａに対して相対的に軸線方向に所定量変位可能に支持されている。これにより、第１ピストン２１ａは前進（第２ピストン２１ｂ側変位）時に第２ピストン２１ｂに対して相対的に所定量だけ変位可能であるが、第１ピストン２１ａの前進状態から図２の初期状態に戻る後退時には、連結部材２０を介して第２ピストン２１ｂも初期位置まで引き戻されるようになっている。なお、各ピストン２１ａ・２１ｂは、それぞれに対応して設けられた各戻しばね２７ａ・２７ｂによりロッド１９側にばね付勢されている。

また、モータ駆動シリンダ１３には、上記リザーバタンク１６に連通路２２を介してそれぞれ連通する各油路２２ａ・２２ｂが設けられている。各ピストン２１ａ・２１ｂには、各油路２２ａ・２２ｂとの間をシールするための公知構造のシール部材が各適所に設けられている。モータ駆動シリンダ１３の筒内には、第１ピストン２１ａと第２ピストン２１ｂとの間に第１液室２３ａが形成され、第２ピストン２１ｂの第１ピストン２１ａとは相反する側に第２液室２３ｂが形成されている。

マスターシリンダ１５の第１液室１７ａ及び第２液室１７ｂは、配管（油路）４２ａ・４２ｂ及びＶＳＡ装置２６を介して複数（図示例では４つ）の各ホイールシリンダ２ｂ・３ｂと連通するように接続されている。なお、ＶＳＡ装置２６は、ブレーキ時の車輪ロックを防ぐＡＢＳ、加速時などの車輪空転を防ぐＴＣＳ（トラクションコントロールシステム）に、旋回時の横すべり抑制を加え、3つの機能をトータルにコントロールする車両挙動安定化制御システムとして公知のものであってよく、その説明を省略する。なおＶＳＡ装置２６には、前輪２の各ホイールシリンダ２ｂに対応する第１系統と、後輪３の各ホイールシリンダ３ｂに対応する第２系統とをそれぞれ構成する各種の油圧素子を用いた各ブレーキアクチュエータ２６ｂと、それらを制御するＶＳＡ制御ユニット２６ａとにより構成されている。なお、他の実施形態では、ＶＳＡ装置２６を省略してもよい。

配管４２ａ上には常時開型の電磁弁である開閉弁２４ａが設けられ、配管４２ｂ上にも電磁弁である常時開型の開閉弁２４ｂが設けられている。配管４２ａの開閉弁２４ａとＶＳＡ装置２６との間の部分は、配管４３ａを介して第１液室２３ａと連通するように接続されている。配管４２ｂの開閉弁２４ｂとＶＳＡ装置２６との間の部分は、配管４３ｂを介して第１液室２３ａと連通するように接続されている。

第１液室２３ａには、配管４２ａ、常時開状態の開閉弁２４ａ及び配管４３ａを介してマスターシリンダ１５の第１液室１７ａが連通し、第２液室２３ｂには、配管４２ｂ、常時開型の開閉弁２４ｂ及び配管４３ｂを介してマスターシリンダ１５の第２液室１７ｂが連通する。なお、第１液室１７ａと開閉弁２４ａとの間にはマスターシリンダ側ブレーキ圧センサ２５ａが接続され、開閉弁２４ｂと第２液室２３ｂとの間にはモータ駆動シリンダ側ブレーキ圧センサ２５ｂが接続されている。

図３に示すように、開閉弁２４ａ（２４ｂ）は、同様の構成を有しており、配管４２ａ（４２ｂ）に連通する通路５５が形成されたケーシング５６と、通路５５の途中に設けられた弁座５７と、弁座５７に着座可能な弁体５８と、弁体５８に連結された柱状のプランジャ５９と、プランジャ５９を磁力によって進退させるべく、ケーシング５６に設けられたソレノイド６０と、通路５５内に設けられ、プランジャ５９を後退させる方向に付勢するコイルばね６１と、ケーシング５６内に設けられ、プランジャ５９の後退位置を規定するストッパ６２とを有している。ソレノイド６０に通電されていない場合には、コイルばね６１によってプランジャ５９は後退し、弁体５８は弁座５７から離間し、通路５５は開かれている。ソレノイド６０に通電されると、プランジャ５９はソレノイド６０の磁力を受けてコイルばね６１の付勢力に抗して前進し、弁体５８は弁座５７に着座して通路５５を閉塞する。弁体５８が弁座５７に着座した開閉弁２４ａの閉弁状態では、モータ駆動シリンダ１３からの液圧を受けて弁体５８は弁座５７側に付勢される。そのため、開閉弁２４ａの閉弁状態を維持するために必要なソレノイド６０の磁力は弁体５８の作動時よりも小さくなっている。すなわち、開閉弁２４ａの閉弁状態を維持するために必要なソレノイド６０の通電量は弁体５８の作動時よりも小さくなっている。開閉弁２４ａ・２４ｂのソレノイド６０には、バッテリ７の電力が供給される。

また、第２液室１７ｂと開閉弁２４ｂとの間には、常時閉型の電磁弁であるシミュレータ弁２４ｃを介してシリンダ型のシミュレータ２８が接続されている。シミュレータ２８には、そのシリンダ内を分断するピストン２８ａが設けられ、ピストン２８ａのシミュレータ弁２４ｃ側に貯液室２８ｂが形成され、ピストン２８ａの貯液室２８ｂ側とは相反する側には圧縮コイルばね２８ｃが受容されている。両開閉弁２４ａ・２４ｂが閉じかつシミュレータ弁２４ｃが開くことにより、第２液室１７ｂと貯液室２８ｂとが連通し、その状態でブレーキペダル１１を踏み込むと、第２液室１７ｂ内のブレーキ液が貯液室２８ｂに入り込む。それにより圧縮される圧縮コイルばね２８ｃの付勢力がブレーキペダル１１に伝達されるため、公知のマスターシリンダとホイールシリンダとが直結されているブレーキ装置と同様の踏み込みに対する反力が得られる。

このようにして構成されたブレーキ液圧発生装置８は、上記制御ユニット６により総合的に制御される。制御ユニット６には、ペダル位置センサ１１ａと各ブレーキ圧センサ２５ａ・２５ｂとの各検出信号が入力し、また車両Ｖの挙動を検出するための各種センサ（図示せず）からの検出信号が入力し、さらに電動サーボモータ１２に設けられたモータ回転角センサ４４からのモータ回転角信号及び電圧センサ５１からの電源電圧信号も入力している。

制御ユニット６は、ペダル位置センサ１１ａからの検出信号に基づき、かつ上記各種センサからの検出信号から判断した走行状況等に応じて、モータ駆動シリンダ１３により発生するブレーキ液圧を制御する。さらに、本実施形態の対象車両となるハイブリッド車（又は電気自動車）の場合には、モータ・ジェネレータによる回生制御を行うようにしており、制御ユニット６では、回生制御を行う場合の回生の大きさに対するモータ駆動シリンダ１３によるブレーキ液圧の大きさの配分制御も行う。

制御ユニット６の通常制動時における制御手法について説明する。図２に示すように、ブレーキペダル１１が踏み込まれていない状態を初期状態では、開閉弁２４ａ・２４ｂ及びシミュレータ弁２４ｃは開かれており、モータ駆動シリンダ１３では、ねじ溝付きロッド１９が最も後退した位置にあり、それに伴って各戻しばね２７ａ・２７ｂにより付勢されている各ピストン２１ａ・２１ｂも後退しており、両液室２３ａ・２３ｂにブレーキ液圧は発生していない。

図４は制御ユニット６において実行される制御フロー図である。この制御フローは、運転者がブレーキペダル１１を初期状態（ペダル位置＝０）から踏み込んだ際に実行される。ステップＳ１では、ペダル位置が位置Ｐ１（開始値）に達したか否かを判定する。ペダル位置が位置０から位置Ｐ１の範囲は、ペダルの遊びとして設けられたものあり、位置Ｐ１は任意に設定してよい。制御ユニット６は、ペダル位置が位置Ｐ１以上となった場合にホイールシリンダ２ｂ・３ｂに液圧を供給するべく、開閉弁２４ａ・２４ｂ及びモータ駆動シリンダ１３を制御する。ステップＳ１では、判定がＮｏの場合にペダル位置が位置Ｐ１に達するまでステップＳ１を繰り返し、判定がＹｅｓとなった場合にステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、制御ユニット６は、電圧センサ５１からの電源電圧に対応する信号に基づいて、電源電圧が閾値電圧Ｖｓｈ以上であるか否かを判定する。閾値電圧Ｖｓｈは、電動サーボモータ１２及び開閉弁２４ａ・２４ｂを同時に作動しても開閉弁２４ａ・２４ｂを閉弁するのに十分な電圧を確保することが可能な電源電圧の下限値として設定される。ここで、開閉弁２４ａ・２４ｂに供給される電圧について、開閉弁２４ａ・２４ｂの作動を確実に行うことができる電圧を起動保証電圧（図５及び図６の一点鎖線参照）とし、開閉弁２４ａ・２４ｂを閉弁状態に確実に維持することができる電圧を保持保証電圧（図５及び図６の二点鎖線参照）とする。本実施形態に係る開閉弁２４ａ・２４ｂは、閉弁状態において、モータ駆動シリンダ１３からの液圧を受けて弁体５８が弁座５７側に付勢されるため、保持保証電圧が起動保証電圧より低くなる。電動サーボモータ１２を起動（駆動開始）する際には、大きな起動電流が流れ、電源電圧が一時的に大きく低下する。閾値電圧Ｖｓｈは、電動サーボモータ１２及び開閉弁２４ａ・２４ｂを同時に作動開始し、電動サーボモータ１２に起動電流が流れて電源電圧が低下しても、開閉弁２４ａ・２４ｂに供給される電圧が起動保証電圧より低下しない値に設定されている。

ステップＳ２での判定がＹｅｓの場合は、ステップＳ３に進み、制御ユニット６は、モータ駆動シリンダ１３（電動サーボモータ１２）を作動させる。ここでの制御ユニット６による作動は、ペダル位置に基づいて電動サーボモータ１２の目標モータ回転角を設定し、実モータ回転角が目標モータ回転角に一致するようにフィードバック制御によって電動サーボモータ１２を作動させる。ペダル位置に基づく目標モータ回転角の設定は、所定のマップに基づいて行う。マップは、例えば、ペダル位置が増大するにつれて、目標モータ回転角も増大するものであってよい。電動サーボモータ１２の駆動によって、ねじ溝付きロッド１９及び第１ピストン２１ａが押し出されて、第１液室２３ａに液圧が発生する。

続く、ステップＳ４〜Ｓ６では、制御ユニット６は、モータ駆動シリンダ１３の作動開始時から所定の期間Ｔｓｈ１を計測する。ステップＳ４ではｔを０としてタイマをリセットし、続くステップＳ５ではｔを１インクリメントし、ステップＳ６ではｔがＰ１以上であるか否かを判定する。ステップＳ６での判定は、ｔがＰ１以上となるまで繰り返され、Ｙｅｓと判定されるとステップＳ７に進む。ここで、期間Ｔｓｈ１は、モータ駆動シリンダ１３の電動モータ１２の起動時におけるオーバーシュートが落ち着くのに要する時間以上に設定されている。ステップＳ７では、制御装置６は開閉弁２４ａ・２４ｂを閉弁作動させる。なお、タイマでの判定に代えて、モータ駆動シリンダ１３の作動量（電動サーボモータ１２のモータ回転角）を用いてもよい。

ステップＳ２での判定がＮｏの場合は、ステップＳ８に進み、制御ユニット６は、開閉弁２４ａ・２４ｂを閉弁作動させる。続く、ステップＳ９〜Ｓ１１では、制御ユニット６は、開閉弁２４ａ・２４ｂの閉弁作動開始時から所定の期間Ｔｓｈ２を計測する。ステップＳ９ではｔを０としてタイマをリセットし、続くステップＳ１０ではｔを１インクリメントし、ステップＳ１１ではｔがＴｓｈ２以上であるか否かを判定する。ステップＳ１１での判定は、ｔがＴｓｈ２以上となるまで繰り返され、Ｙｅｓと判定されるとステップＳ１２に進む。ここで、期間Ｔｓｈ２は、開閉弁２４ａ・２４ｂの閉弁作動が始動から完了までに要する時間Ｔｖ以上に設定されている。ステップＳ１２では、制御装置６は電動サーボモータ１２を作動させてモータ駆動シリンダ１３を作動させる。モータ駆動シリンダ１３の作動は、ステップＳ３における作動と同様にペダル位置に基づいて行われる。

以上の制御フローに従って制御を行った場合の効果を図５及び図６のタイムチャートを参照して説明する。図５はステップＳ２での判定（電源電圧が閾値電圧Ｖｓｈ以上か否か）がＹｅｓの場合を示し、図６はステップＳ２での判定がＮｏの場合を示す。

図２に示すように、ブレーキペダル１１が踏み込まれていない状態を初期状態では、開閉弁２４ａ・２４ｂ及びシミュレータ弁２４ｃは開かれており、モータ駆動シリンダ１３では、ねじ溝付きロッド１９が最も後退した位置にあり、それに伴って各戻しばね２７ａ・２７ｂにより付勢されている各ピストン２１ａ・２１ｂも後退しており、両液室２３ａ・２３ｂにブレーキ液圧は発生していない。

図５に示すように、運転者が時間０からブレーキペダル１１を踏み込んで、ペダル位置センサ１１ａが検出したペダル位置が位置Ｐ１となった場合（時間Ｔ１）に、制御ユニット６は電源電圧が閾値電圧Ｖｓｈ以上であるか否かを判定し、電源電圧が閾値電圧Ｖｓｈ以上であると判定して、モータ駆動シリンダ１３（電動サーボモータ１２）を作動させる。

電動サーボモータ１２の起動（始動）時には、フィードバック制御等に起因して電動サーボモータ１２の実モータ回転角が目標モータ回転角に対してオーバーシュートする。そのため、第１液室２３ａ及び第２液室２３ｂに発生する液圧も実モータ回転角に応じてオーバーシュートする。このとき、開閉弁２４ａ・２４ｂ及びシミュレータ弁２４ｃが開かれているため、第１液室２３ａ及び第２液室２３ｂに発生した目標値よりも過大な液圧はマスターシリンダ１５又はシミュレータ２８へと逃げ（供給され）、ホイールシリンダ２ｂ・３ｂを駆動することはない。

次に、制御ユニット６は、時間Ｔ１から期間Ｔｓｈ１が経過した時間Ｔ２（＝Ｔ１＋Ｔｓｈ１）において、開閉弁２４ａ・２４ｂを閉弁作動させる。期間Ｔｓｈ１は、電動サーボモータ１２の起動時におけるオーバーシュートが落ち着くのに要する時間以上に設定されている。なお、開閉弁２４ａ・２４ｂの閉弁作動時には、電動サーボモータ１２の起動電流の発生によって、開閉弁に供給される電圧Ｖｖが初期状態のＶｖ０からＶｖ１に低下しているが、電源電圧が閾値電圧Ｖｓｈよりも高いため、開閉弁に供給される電圧ＶｖがＶｖ１に低下していても開閉弁２４ａ・２４ｂの起動保証電圧以上に維持され、開閉弁２４ａ・２４ｂの閉弁作動が確実に行われる。

時間Ｔ２から開閉弁２４ａ・２４ｂの閉弁作動に要する時間Ｔｖの経過後の時間Ｔ３には、開閉弁２４ａ・２４ｂが閉弁状態となり、モータ駆動シリンダ１３で発生した液圧はホイールシリンダ２ｂ・３ｂに供給される。また、開閉弁２４ａ・２４ｂが閉じられたことによって、マスターシリンダ１５で発生する液圧は、ホイールシリンダ２ｂ・３ｂ及びモータ駆動シリンダ１３へと供給されず、シミュレータ２８に供給される。これにより、ブレーキペダル１１にはシミュレータ２８の反力が付与される。

以上の制御によって、ブレーキペダル１１の操作がなされて、モータ駆動シリンダ１３の電動サーボモータ１２が始動する際に、制御ユニット６が、開閉弁２４ａ・２４ｂ及びシミュレータ弁２４ｃを開き、電動サーボモータ１２の始動時のオーバーシュートが落ち着いた後に開閉弁２４ａ・２４ｂを閉じるようにしたため、モータ駆動シリンダ１３の始動時に液圧のオーバーシュートが発生しても、この液圧がホイールシリンダ２ｂ・３ｂを駆動することが防止される。

以上の制御では、ブレーキペダル１１の踏み込み開始からホイールシリンダ２ｂ・３ｂに液圧が供給されるまでの時間をより短縮するために、開閉弁２４ａ・２４ｂが閉弁状態となる時間Ｔ３がモータ駆動シリンダ１３の作動を開始する時間Ｔ１から期間Ｔｓｈ１経過したときとなるように、開閉弁２４ａ・２４ｂの閉弁作動タイミングを早めてもよい。この場合、時間Ｔ３はＴ１＋Ｔｓｈ１となり、時間Ｔ２は、Ｔ１＋Ｔｓｈ１−Ｔｖ（開閉弁２４ａ・２４ｂの閉弁作動に要する時間）となる。すなわち、開閉弁２４ａ・２４ｂの閉弁作動が完了する前に、電動サーボモータ１２の起動時のオーバーシュートが落ち着くように設定すればよい。

一方、ペダル位置が位置Ｐ１となった場合（時間Ｔ１）における電源電圧が閾値電圧Ｖｓｈ以上であるか否かを判定が、電源電圧が閾値電圧Ｖｓｈより低いと判定した場合には、図６に示すように、制御ユニット６は開閉弁２４ａ・２４ｂを閉弁作動する。このとき、電動サーボモータ１２は作動されないため、開閉弁２４ａ・２４ｂに供給される電圧Ｖｖは、起動保証電圧以上に維持され、開閉弁２４ａ・２４ｂの閉弁は確実に行われる。

時間Ｔ４（＝Ｔ１＋Ｔｖ）には、開閉弁２４ａ・２４ｂは閉弁状態となる。制御ユニット６は、時間Ｔ１から期間Ｔｓｈ２が経過した時間Ｔ５（Ｔ１＋Ｔｓｈ２）から電動サーボモータ１２を作動させる。ここで、期間Ｔｓｈ２は、開閉弁２４ａ・２４ｂの閉弁作動に要する時間よりも長いため、時間Ｔ５においては、開閉弁２４ａ・２４ｂは閉弁状態となっている。時間Ｔ５では、電動サーボモータ１２が作動によって、電動サーボモータ１２に大きな起動電流が流れ、開閉弁２４ａ・２４ｂに供給される電圧ＶｖがＶｖ２まで低下し、起動保証電圧より低くなるが、開閉弁２４ａ・２４ｂの閉弁状態では起動保証電圧より低い保持保証電圧が維持されれば開閉弁２４ａ・２４ｂの閉弁状態を維持することができる。

ステップＳ２での判定結果に関わらず、電源の失陥等によりモータ駆動シリンダ１３が作動不能となった異常時には、常開型電磁弁である開閉弁２４ａ・２４ｂが自動的に開かれ、常閉型電磁弁であるシミュレータ弁２４ｃが自動的に閉じられる。これにより、ブレーキペダル１１の操作に応じてマスターシリンダ１５で発生した液圧は、配管４２ａ・４２ｂ及びＶＳＡ装置２６を介してホイールシリンダ２ｂ・３ｂに伝達される。

なお、電源の失陥による場合でなくても、制御ユニット６は、ペダル位置に基づいてペダル操作がなされているにも関わらず、かつモータ回転角センサ４４からのモータ回転角に変化が検出されない場合には、開閉弁２４ａ・２４ｂを開いた状態に維持すると共に、シミュレータ弁２４ｃを閉じる。これにより、ブレーキペダル１１の操作に応じてマスターシリンダ１５で発生した液圧は、配管４２ａ・４２ｂ及びＶＳＡ装置２６を介してホイールシリンダ２ｂ・３ｂに供給される。制御ユニット６が、このように開閉弁２４ａ・２４ｂ及びシミュレータ弁２４ｃを制御することで、モータ駆動シリンダ１３のみが作動不能となった場合にも、マスターシリンダ１５を使用してホイールシリンダ２ｂ・３ｂに液圧を供給する方式へと円滑に移行することができる。

以上のように、制御ユニット６が開閉弁２４ａ・２４ｂ及びモータ駆動シリンダを制御することによって、電源電圧が閾値電圧Ｖｓｈに関わらず、開閉弁２４ａ・２４ｂの閉弁作動が確実に行われると共に、電源電圧が閾値電圧Ｖｓｈ以上である場合には、更にモータ駆動シリンダ１３の起動時に生じる液圧のオーバーシュートがホイールシリンダ２ｂ・３ｂに供給されることが防止される。

１…ブレーキ装置、２ｂ・３ｂ…ホイールシリンダ、６…制御ユニット（制御手段）、８…ブレーキ液圧発生装置、１１…ブレーキペダル、１１ａ…ペダル位置センサ（ペダル操作量検出手段）、１２…電動サーボモータ、１３…モータ駆動シリンダ（液圧発生手段）、１５…マスターシリンダ、１７ａ…第１液室、１７ｂ…第２液室、２３ａ…第１液室、２３ｂ…第２液室、２４ａ・２４ｂ…開閉弁、２４ｃ…シミュレータ弁、２５ａ…マスターシリンダ側ブレーキ圧センサ、２５ｂ…モータ駆動シリンダ側ブレーキ圧センサ、２６…ＶＳＡ装置、２８…シミュレータ（反力シミュレータ）、４２ａ・４２ｂ…配管（油路）、４３ａ・４３ｂ…配管、４４…モータ回転角センサ（作動量検出手段）、５１…電圧センサ

Claims (5)

1. ブレーキペダルに機械的に連結され、液圧を発生するマスターシリンダと、
   前記マスターシリンダに油路を介して接続されたホイールシリンダと、
   前記油路上に設けられた電磁弁である開閉弁と、
   前記ブレーキペダルの操作量に対応するペダル操作量を検出するペダル操作量検出手段と、
   前記油路の前記開閉弁と前記ホイールシリンダとの間に接続され、電動モータの駆動によって前記油路にペダル操作量に応じた液圧を供給する液圧発生手段と、
   前記開閉弁及び前記液圧発生手段に電力を供給する電源と、
   前記電源の電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記ペダル操作量に応じて前記開閉弁及び前記液圧発生手段を制御する制御手段と
   を有する車両ブレーキ装置であって、
   前記制御手段は、前記電源の電圧が閾値電圧以上であるか否かを判定し、前記電源の電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記開閉弁を開いた状態に維持すると共に前記ペダル操作量に基づいて前記液圧発生手段の駆動を開始し、前記液圧発生手段の駆動を開始の後に前記開閉弁を閉じることを特徴とする車両用ブレーキ装置。
2. 前記電源の電圧が前記閾値電圧より小さい場合には、前記開閉弁を閉じた後に前記ペダル操作量に基づいて前記液圧発生手段の駆動を開始することを特徴とする請求項１に記載の車両用ブレーキ装置。
3. 前記油路の前記マスターシリンダと前記開閉弁との間の部分に接続され、前記油路からの液を受け入れると共に反力を付与する反力シミュレータと、
   前記制御手段によって制御され、前記油路と前記反力シミュレータとの連通を開閉するシミュレータ弁と
   を備え、
   前記制御手段は、前記電源の電圧が前記閾値電圧以上である場合において、前記液圧発生手段の駆動を開始する前に前記シミュレータ弁を開いた状態にすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用ブレーキ装置。
4. 前記液圧発生手段の作動量を検出する作動量検出手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記ペダル操作量が所定値を以上となり、かつ前記液圧発生手段の作動量の変化を検出しない場合に、前記シミュレータ弁を閉じると共に前記開閉弁を開くことを特徴とする請求項３に記載の車両用ブレーキ装置。
5. 前記液圧発生手段の作動量を検出する作動量検出手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記液圧発生手段の作動量が、前記液圧発生手段の駆動開始時に生じるオーバーシュートが落ち着いた時点に対応する所定値に達したときに前記開閉弁を閉じることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の車両用ブレーキ装置。

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